Upload
others
View
0
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG QUỸ PHÁT TRIỂN KHCN
BÁO CÁO TÓM TẮT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NĂM 2016
TÊN ĐỀ TÀI: Mô hì�h h�� �� �ô �h��� ��� �� ��� ��� ���� ��� �h�� ��h h����
�h����h����� M����������� ��� ���������� �h� ����� ������� �h������h�������
���h������ ��h����� ��� ���� ���������
M� �� : B2016�ĐN02�20
CH� NHI�M ĐỀ TÀI: NGU��N �ĂN THIÊN �N Đ�N ��: KHOA C� KH� GIAO TH�NG TR��NG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐÀ NẴNG� 201�
���h ���h ��� �h��h ���� ��h��� ���
NH�NG THÀNH �IÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI
TT Họ và tên Đơn vị công tác và
lĩnh vực chuyên môn Nội dung nghiên cứu
cụ thể được gi�� �h� ký
� Nguy�n ��n Thiên �n �h�� �ơ kh� �i�� thông, �ơ học v�t ��n
�ô h�nh hó�, mô �h�ng, l�� t��nh
� Hu�nh �inh �h�� �ơ kh� �i�� thông, �ơ học v�t ��n
T�ng �u�n, �ô h�nh hó�, mô �h�ng
� Nguy�n Đ�nh �ơn �h�� �ơ kh� �i�� thông, �� thu�t cơ kh�
��� t��nh
�N �� PH�I H�P CH�NH
Tên đơn vị t��ng và ng�ài nư�c Nội dung �h�i hợ� nghiên cứu Họ và tên ngư�i đ�i
di�n đơn vị
������t�i�� d� ��c�ni�u� �t d��c�u�ti�u�, �há�
�� �ánh k�t �u� mô h�nh �� và k�t �u� thực nghi�m
��mini�u� �yh���m�ndy
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TR��NG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
TH�NG TIN K�T QU� NGHIÊN CỨU
1� Thô�� ��� �h���:
� Tên đ� tài� M� hình hóa và �� �h�n� �n� �� ��a v�� ���� ��� �h�� �nh h��n�
nh����hóa���
� �� ��� ������ĐN�����
� �h� nhi�m đ� tài� Nguy�n ��n Thiên �n
� T� chức ch� t��� T�ư�ng Đ�i học �ách kh�� � Đ�i học Đà N�ng
� Th�i gi�n thực hi�n� �������� ������
2� M�� ����:
��y dựng mô h�nh �� để dự đ�án ứng �� c�� v�t li�u c�� �u, ��lym�� t��ng �uá t��nh
ch� t�� và t��ng �uá t��nh �� dụng�
�� T��h ��� �� ���� ���
� Nghiên cứu dự� t�ên cơ �� lý thuy�t động lực học c�� các �uá t��nh không thu�n
nghịch để nghiên cứu �ự th�y đ�i c�� các t�nh chất v�t li�u khi chịu tác động c�� các �uá
t��nh hó� học �các �h�n ứng t�ng hợ� v�t li�u, các �h�n ứng l�� hó� v�t li�u� được k�ch
h��t ��i �uá t��nh th�y đ�i nhi�t độ �ên t��ng v�t li�u� �uá t��nh th�y đ�i nhi�t độ này có
thể d� th�y đ�i đi�u ki�n môi t�ư�ng h��c d� �uá t��nh làm vi�c c�� v�t li�u thư�ng
�uyên chịu tác động c�� t�i t�ọng cơ học tu�n h�àn g�y nên t�ch l�y nhi�t độ �ên t��ng
v�t li�u d� n�ng lượng cơ học �ị tiêu tán�
� �ác �uá t��nh cơ, nhi�t, hó� có tác động tương h� ch�t ch� v�i nh�u� T��ng đó, mô
h�nh đư� �� có ��m ��t �nh hư�ng c�� á� lực lên �uá t��nh �uá t��nh hó� học�
� �ông thức �h�n t� h�u h�n và công cụ �� để gi�i �uy�t �ài t�án tương tác ch�t ch� c��
các �uá t��nh nhi�t, hó� cơ�
�� K�� ��� ��h��� ���:
� �ô h�nh ứng �� v�t li�u có ��t đ�n các �uá t��nh nhi�t, hó�, cơ�
� �ông thức �h�n t� h�u h�n đ� t�ư�ng nhi�t�hó��cơ nh�m gi�i �uy�t �ài t�án liên k�t
c�� các �uá t��nh nhi�t, hó� và cơ học lên ứng �� c�� k�t cấu�
�� ��� �h��
��n �h�m c�� đ� tài g�m có�
� �� �á� cá� đ�ng t��ng k� y�u Hội nghị t�àn �u�c
TH� UNI��R�IT� O� �ANANG
UNI��R�IT� O� �CI�NC� AN� T�CHNO�OG�
IN�ORMATION O� R���ARCH R��U�T�
1� G������ �����������:
� �����ct titl�� M������a���n an� �����a���n �h� ����� ������� �h������h����a��
���han��a� ��hav��� ��� ���� �a����a��
� ��d� num���� ������ĐN�����
� �����ct ���d��� Nguy�n ��n Thiên �n
� �m�l�m�nt�ti�n in�tituti�n� �niv���ity �� �ci�nc� �nd T�chn�l�gy � Th� �niv���ity ��
��n�ng
� �u��ti�n� ���m �ct���� ���� t� ���t�m��� ����
2� O��������:
Th� �im �� th� �����ct i� t� ���dict th� ��h�vi�� �� ���t m�t��i�l� ��l��t�m���, ��lym����
du�ing ���c��� �� ����ic�ti�n �nd du�ing li������vic� u���
�� C����������� ��� ��������������
� ����d �n th� th��m�dyn�mic�l ���m����k �� i���v���i�l� ���c��� t� d�v�l�� th�
g�n���l ���mul�ti�n� �t c�n �� u��d t� d��c�i�� th� �v�luti�n �� m�t��i�l ������ti��
du�ing ch�mic�l ���c��� �vulc�ni��ti�n, cu�ing �nd �ging ���c����, th�m�l ���c��� �nd
m�ch�nic�l ���c���� Th� ch�mic�l ���c��� i� �ctiv�t�d th��m�lly ���m th� inc����� ��
t�m����tu�� in�id� �� �t�uctu�� du� t� h��t di��i��ti�n �� m�ch�nic�l l��ding� Th�
inc����� �� t�m����tu�� d���nd� �n th� c���city �� d�m�ing �� m�t��i�l�� Thi� �ully
c�u�l�d ���mul�ti�n c�n�id��� th� in�lu�nc� �� hyd���t�tic �����u�� �n th� ch�mic�l
���c����
� �ulti��i�ld �init� �l�m�nt ���mul�ti�n� ��� �ully c�u�l�d ����l�m ��� �������d �nd ���
im�l�m�nt�d in ���n �init� �l�m�nt ���t���� t� ���dict th� ��h�vi�� �� thi� m�t��i�l�
du�ing li������vic��
�� R������h �������:
� � n�� c�n�titutiv� m�d�l t� d��c�i�� th� ��h�vi�� �� m�t��i�l �u���ct�d t� th��m�
ch�mic�l m�ch�nic�l l��ding��
� �m�l�m�nt�ti�n � �ull �i�ld� multi�hy�ic� ���mul�ti�n in ���n �init� �l�m�nt ���g��m
t� ���dict th� ��h�vi�� �� m�t��i�l du�ing li������vic�
�� P�������
� �� ����� �u�li�h�d in ���c��ding �� n�ti�n�l c�n����nc�
N����� ��� Th��� A�, ��ột mô h�nh ứng �� liên k�t cơ hó� nhi�t đ�i v�i �uá t��nh
l�� hó� t��ng v�t li�u c�� �u chịu t�i t�ọng tu�n h�àn�, Tuyể� tập h�� ��h� �� h�� t���
�u�� ����, �� �����
� �� ����� �cc���d in int��n�ti�n�l �c��u� ��u�n�l
N����� ��� Th��� A�, ��ulti�hy�ic� c�u�ling in �ging ���c��� �� �ill�d��u�����,
��t����t����� ��u���� �� ����������� ��� �������� T��h�����y, ��lum� �, ���u� �,
�ugu�t ����, �� ���������
� �� ����� und�� ��vi�� in int��n�ti�n�l �c��u� ��u�n�l
6� T������� ������������� ����������� ������������� ������� ��� �������� �� �������h �������:
Th� ���ult� �� ������ch c�uld �� c�n�id���d t� ���ly in d��ign �nd in ��timi��ti�n � ��t
�� ����m�t��� �� ���ducti�n t� c���t� th� n��d�d m�t��i�l� �� c�n ���ly th��� ���ult� in
��ct��i�� �� ���ducti�n �� �u���� �nd ��lym�� in �i�tn�m�
���
M�C ��C
T���� ��� �������� M�C ��C�
M� ��� ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 1�
��� T�nh cấ� thi�t c�� đ� tài ���������������������������������������������������������������������������������������������������� ��
���� �ục tiêu đ� tài ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ��
����� Đ�i tượng, �h�m vi nghiên cứu ���������������������������������������������������������������������������������������� ��
��� Đ�i tượng nghiên cứu �������������������������������������������������������������������������������������������� ��
��� �h�m vi nghiên cứu ����������������������������������������������������������������������������������������������� ��
���� �ách ti�� c�n, �hương �há� nghiên cứu ��������������������������������������������������������������������������� ��
��� �ách ti�� c�n ��������������������������������������������������������������������������������������������������������� ��
��� �hương �há� nghiên cứu ��������������������������������������������������������������������������������������� ��
��� Nội dung nghiên cứu ��������������������������������������������������������������������������������������������������������� �
Ch���� 1 T��� ���� ��h��� ��� ��� �� ��� ��� ���� �h�� ��h h���� �h��� h�� �� ������� Đ�c t�ưng và ứng dụng v�t li�u m�m �������������������������������������������������������������������������������� ��
����� Nhi�t động lực học c�� �uá t��nh hó� học �Th��m� kin�tic�� ������������������������������������������� ��
������� �ô h�nh động học c�� �uá t��nh lưu hó� �đóng ��n� �������������������������������������������� ��
������� �ô h�nh c�� �uá t��nh hó� học dự� t�ên thực nghi�m ������������������������������������������� ��
����� �iên k�t nhi�t�hó��cơ �������������������������������������������������������������������������������������������������������� ��
������� �ô h�nh �i�n d�ng �� �������������������������������������������������������������������������������������������� ��
������� �ô h�nh ứng �� v�t li�u có �i�n d�ng l�n ������������������������������������������������������������ ��
����� ��t lu�n ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ��
Ch���� 2 Mô hì�h ��� �� ���� ��� �h��� h�� �� ��� ��� ���� ����������������������������������������������� ��
����� �ơ �� nhi�t động lực lực học �������������������������������������������������������������������������������������������� ��
������� �ô t� �i�n đ�i c�� �uá t��nh hó� học �������������������������������������������������������������������� ��
������� Động học ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ��
������� �ác nguyên lý nhi�t động lực học và các gi� thi�t ���������������������������������������������� ���
������� �ác �hương t��nh ứng �� v�t li�u ������������������������������������������������������������������������ ���
����
������� �ác �hương t��nh �� �ung ����������������������������������������������������������������������������������� ���
������� �hương t��nh ��� t�àn kh�i lượng ����������������������������������������������������������������������� ���
������� �hương t��nh nhi�t ����������������������������������������������������������������������������������������������� ���
����� �hương t��nh ứng �� liên k�t nhi�t�hó��cơ c�� v�t li�u �������������������������������������������������� ���
������� �ng �� cơ học ����������������������������������������������������������������������������������������������������� ���
������� �ng �� hó� học ��������������������������������������������������������������������������������������������������� ���
������� �hương t��nh nhi�t ����������������������������������������������������������������������������������������������� ���
������� �ác �hương t��nh c�n ��ng c�� h� ���������������������������������������������������������������������� ���
����� ��t lu�n ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ���
Ch���� � Cô�� �h�� �h�� �� h�� h�� ��������������������������������������������������������������������������������� 1��
����� �ác �hương t��nh c�n ��ng c�� h� được vi�t t�ên mi�n không �i�n d�ng ���������������������� ���
����� �ông thức d�ng y�u c�� �ài t�án đ� t�ư�ng �������������������������������������������������������������������� ���
����� ��i ��c hó� công thức d�ng y�u �������������������������������������������������������������������������������������� ���
������� ��i ��c hó� mi�n th�i gi�n và tuy�n t�nh hó� �ài t�án liên k�t ��������������������������� ���
������� ��i ��c hó� mi�n không gi�n ������������������������������������������������������������������������������ ���
������� ��� t��nh t�nh t�án t��ng �h�n m�m ������� ������������������������������������������������ ���
Ch���� � K�� ��� �ô �h���������������������������������������������������������������������������������������������������� 1��
����� �ác định các th�m �� c�� mô h�nh v�t li�u �ingh�m ����������������������������������������������������� ���
����� �ác v� dụ minh họ� ứng �� v�t li�u �������������������������������������������������������������������������������� ���
������� �� dụ chịu t�i t�ọng c�t tu�n h�àn k�t hợ� ngu�n �ức �� nhi�t �������������������������� ���
������� �� dụ gi� nhi�t một m�u v�t li�u t��ng hộ� k�n tuy�t đ�i cứng �������������������������� ���
����� ��t lu�n ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ���
Ch���� � K�� ��� �� ��� �������������������������������������������������������������������������������������������������� 22�
����� ��t �u� đ�t được ������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ���
����� Đánh giá k�t �u� đ� tài ���������������������������������������������������������������������������������������������������� ���
����� Hư�ng �hát t�iển đ� tài ���������������������������������������������������������������������������������������������������� ���
�
M� ���
�� đ�u
I�� T��h ��� �h��� ��� �� ���
�ác v�t li�u m�m như c�� �u, ��lym�� được �� dụng ngày càng nhi�u t��ng các lĩnh vực khác nh�u�
cơ kh�, ��y dựng, hàng không, ��Đ�c t�ưng c�� l��i v�t li�u này là môđun đàn h�i nh� và có kh�
n�ng chịu được �i�n d�ng �ất l�n lên đ�n ����� �h�nh v� v�y, các chi ti�t �� dụng l��i v�t li�u này
thư�ng được �� dụng ch� mục đ�ch tiêu tán n�ng lượng, gi�m ��c và ���n ��� v�� Ng�ài ��, các chi ti�t
này thư�ng làm vi�c t��ng đi�u ki�n kh�c nghi�t và chịu tác dụng c�� t�i t�ọng k�t hợ� đ�ng th�i cơ�
nhi�t� ��ng t�i t�ọng cơ�nhi�t này ��u đó �nh hư�ng đáng kể lên các �uá t��nh l�� hó� d� nhi�t h�y d�
hó� học �ên t��ng v�t li�u� �� v�y, �ự liên k�t c�� các �uá t��nh nhi�t�hó��cơ học c�n được ��m ��t
một cách đ�y đ� t��ng �uá t��nh dự đ�án ứng �� và độ ��n l�� hó� c�� v�t li�u th�� th�i gi�n� Ng�ài
��, các chi ti�t làm t� v�t li�u này c�ng t��i �u� �uá t��nh gi� công v�i các đi�u ki�n đ�c �i�t v� nhi�t
độ, á� �uất và các �h�n ứng hó� học k�m th��� �� đó, �ự liên k�t c�� các �uá t��nh nhi�t�hó��cơ c�n
được ��m ��t t��ng vi�c mô �h�ng �uá t��nh gi� công c�� chi ti�t này nh�m dự đ�án ứng �� c�� v�t
li�u, ứng �uất dư và chất lượng h�nh dáng c�� ��n �h�m đ�u ���
�ác v�t li�u thông minh, các v�t li�u ��lym�� thuộc l��i v�t li�u m�m chịu �i�n d�ng �ất l�n� �ác v�t
li�u này thư�ng được �� dụng t��ng các ứng dụng đ�c �i�t v�i các đi�u ki�n làm vi�c kh�c nghi�t như
nhi�t độ c��, chịu tác dụng �n m�n, ��i hó�� Ng�ài ��, d� t�nh chất c�� v�t li�u này nh�y c�m v�i một
�� y�u t� như th�y đ�i v� nhi�t độ, độ �m, mức độ ��i hó�, mức độ nhi�t hó�� �� đó, mô t� ứng �� cơ
học một cách đ�y đ� c�� l��i v�t li�u này dư�i tác dụng c�� các nguyên nh�n �ên ng�ài như t�i t��ng
cơ học, nhi�t độ và các �n m�n hó� học là m�i �u�n t�m c�� các t�ung t�m nghiên cứu t�ên th� gi�i�
�ác nghiên cứu này là c�n thi�t để đ�m ��� đi�u ki�n �n t�àn c�� các thi�t k� có �� dụng v�t li�u này�
Tuy nhiên, các nghiên cứu v� tác dụng đ�ng th�i nhi�t hó� cơ v�n c�n �t được �u�n t�m t��ng các
nghiên cứu � t��ng nư�c�
�
II�� M�� ���� �� ���
Đư� �� �hương �há� mô h�nh hó� ứng �� c�� v�t li�u m�m đ�i v�i t�i t�ọng k�t hợ� nhi�t�hó��cơ dự�
t�ên cơ �� nhi�t động lực học và có ��t đ�n �i�n d�ng l�n� �ô h�nh t�ên nh�m mục tiêu dự đ�án ứng
�� c�� v�t li�u t��ng �uá t��nh �� dụng c�ng như �hục vụ ch� vi�c t�i ưu hó� c�� th�m �� ch� t�� để
đ�t được t�nh chất v�t li�u đ� ���
III�� �� ������ �h�� �� ��h��� ���
1�� �� ����� ��h��� ���
Đ�i tượng nghiên cứu c�� đ� tài là các k�t cấu làm ��ng v�t li�u c�� �u h��c v�t li�u m�m có đ�c t�nh
cơ học tương tự� �ng �� cơ học c�� v�t li�u là �hi tuy�n đàn d�� nh�t� T��ng các ứng dụng, v�t li�u
thư�ng chịu �i�n d�ng l�n�
2�� Ph�� �� ��h��� ���
Nghiên cứu t�� t�ung và� vi�c ��y dựng mô h�nh ứng �� vĩ mô c�� v�t li�u chịu tác dụng c�� t�i t�ọng
cơ nhi�t và th�� m�n các gi� thuy�t c�� cơ học môi t�ư�ng liên tục�
Nghiên cứu t�� t�ung và� h�i �uá t��nh hó� học �nh hư�ng đ�n ứng �� c�� v�t li�u là �uá t��nh t�ng
hợ� ��lym�� �vulc�ni��ti�n h�y cu�ing� và �uá t��nh l�� hó� d� nhi�t hó� h�y ��i hó� �th��m�l �ging
�� th��m� ��id�ti�n��
I��� C��h ���� ���� �h���� �h�� ��h��� ���
1�� C��h ���� ���
�ng �� c�� v�t li�u chịu t�i t�ọng k�t hợ� được nghiên cứu dự� t�ên cách ti�� c�n mô h�nh lý thuy�t
có th�m chi�u v�i các k�t �u� thực nghi�m� �ác �uá t��nh cơ học, nhi�t học và hó� học �ên t��ng v�t
li�u có tác động tương tác m�nh �u� l�i l�n nh�u�
2�� Ph���� �h�� ��h��� ���
� �ự� t�ên cơ �� lý thuy�t nhi�t động lực học và cơ học môi t�ư�ng liên tục, các �hương t��nh c�n ��ng
c�� �ài t�án k�t hợ� nhi�t hó� cơ �� được thi�t l���
� �ự� t�ên ứng �� đ�c t�ưng c�� v�t li�u nghiên cứu t� các k�t �u� nghiên cứu thực nghi�m, một mô
h�nh ứng �� cụ thể được �uy �� t� mô h�nh t�ng �uát t�ên nh�m nghiên cứu �nh hư�ng c�� các �uá
t��nh nhi�t hó� cơ lên ứng �� c�� v�t li�u�
� �ác th�m �� c�� mô h�nh v�t li�u được lự� chọn t�ên cơ �� th�m kh�� các thực nghi�m c�� các
nghiên cứu khác�
�
��� N�� ���� ��h��� ���
� ��y dựng cơ �� nhi�t động lực học c�� �uá t��nh liên k�t nhi�t�hó��cơ �ên t��ng v�t li�u m�m có ��t
đ�n �i�n d�ng l�n�
� �hát t�iển một �� mô h�nh ứng �� nhi�t�hó��đàn nh�t c�� v�t li�u nghiên cứu�
� Đánh giá �ự tương tác gi�� các �uá t��nh nhi�t�hó��cơ lên ứng �� c�� v�t li�u�
� �ng dụng mô h�nh để nghiên cứu các hi�n tượng liên k�t nhi�t hó� cơ �ên t��ng v�t li�u� �� �ánh
hi�u �u� c�� mô h�nh v�i các mô h�nh ��n có, k�t �u� mô �h�ng khác�
� �hát t�iển công cụ mô �h�ng �� để dự đ�án ứng �� c�� v�t li�u khi chịu t�i t�ọng nhi�t�hó��cơ
�á� cá� được chi� thành �� chương� �hương � là t�ng �u�n v� các nghiên cứu ứng �� c�� v�t li�u
m�m �c�� �u, ��lym��, �� chịu tác dụng đ�ng th�i nhi�t�hó��cơ� �ự� t�ên các nghiên cứu v� mô h�nh
ứng ��, các đ�c t�nh c�� v�t li�u khi chịu th�y đ�i nhi�t, hó� h��c t�i t�ọng cơ học� �ột mô h�nh ứng
�� c�� v�t li�u chịu tác dụng đ�ng th�i nhi�t�hó��cơ được ��y dựng dự� t�ên cơ �� lý thuy�t nhi�t
động lực học t��ng chương �� �ông thức �h�n t� h�u h�n và cách thức ��y dựng chương t��nh t�nh
t�án ch� �ài t�án liên k�t đ� t�ư�ng được t��nh �ày t��ng chương �� �ác k�t �u� mô �h�ng �� c�� mô
h�nh được t��nh �ày t��ng chương � để m�nh họ� kh� n�ng ứng dụng c�� mô h�nh ứng �� này để dự
đ�án t�nh t��ng làm vi�c c�� v�t li�u t��ng đi�u ki�n thực t��
��� Đ�c t�ưng và ứng dụng v�t li�u m�m �
CH��NG �
1
T��� ���� ��h��� ��� ��� �� ���
��� ���� �h�� ��h h���� �h��� h��
��
1�1���� ����� �� ��� ���� ��� ���� ���
��t li�u m�m ��� g�m v�t li�u c�� �u, v�t li�u ��lym�� nói chung được �� dụng nhi�u t��ng các ứng
dụng công nghi�� nh� và� kh� n�ng chịu được �i�n d�ng �ất l�n và c�ng v�i đó là kh� n�ng tiêu tán
n�ng lượng cơ học dư�i d�ng nhi�t c�� v�t li�u này� �ó thể ch� �� �ất nhi�u chi ti�t cơ kh� �� dụng l��i
v�t li�u t��ng các ngành công nghi�� ôtô, hàng không, ngành công ngh� thực �h�m, ��y dựng c�ng
như các thi�t �ị y t�, �
H�nh ���� �ng dụng c�� v�t li�u c�� �u, ��lym�� t��ng các �ộ �h�n gi�m chấn c�� t�ực th�ng
�ác thông �� liên �u�n đ�n v�t li�u c�� �u khi thi�t k� ��� g�m môđun đàn h�i �tĩnh và động�, mức độ
gi�m chấn, nhi�t dung �iêng, độ ��n m�i, kh� n�ng chịu nhi�t, độ ��n l�� hó�, �Tuy nhiên, các đ�c
t�ưng cơ học c�� v�t li�u l�i �i�n đ�i t�ái ngược nh�u t�y th�� mức độ đ�t được c�� �uá t��nh lưu hó�
h�y l�� hó� c�� v�t li�u ���m H�nh ���� �ng dụng c�� v�t li�u c�� �u, ��lym�� t��ng các �ộ �h�n
gi�m chấn c�� t�ực th�ng�� �ác đ�c t�ưng này có thể t�nh t�án được dự� t�ên vi�c t�i ưu hó� vi�c lự�
chọn các thành �h�n hó� học c�� h�n hợ� v�t li�u thô ��n đ�u c�ng như �uá t��nh �i�n đ�i đ�c t�ưng
hó� học và cơ học khi được lưu hó� h�y động ��n�
��� Nhi�t động lực học c�� �uá t��nh hó� học �Th��m� kin�tic�� �
H�nh ���� �i�n đ�i c�� các đ�c t�ưng cơ học v�t li�u th�� mức độ lưu hó� t��ng v�t li�u c�� �u ����k
�t �l� �����
1�2��Nh��� ���� ��� h�� ��� ��� ��ì�h h�� h�� �Th���� ���������
T�ng �u�n v� các nghiên cứu Nhi�t�Hó���ơ ch� y�u ��m ��t các v�t li�u ��lym�� h�y v�t li�u c�� �u�
Đ�u tiên là �h�n t�m hiểu các mô h�nh động học c�� các �h�n ứng hó� học thư�ng g�� đ�i v�i v�t li�u
��lym��, như �h�n ứng t�ng hợ� v�t li�u �lưu hó��, �h�n ứng l�� hó� d� nhi�t� �i�i thi�u và t�ng hợ�
các nghiên cứu liên k�t nhi�t hó� cơ đ�i v�i các l��i v�t li�u ��lym�� t��ng t�ư�ng hợ� �i�n d�ng nh�
và �i�n d�ng l�n�
�ưu hó� là �uá t��nh hó� học ��y �� ch� y�u � gi�i đ��n ch� t�� v�t li�u c�� �u nh�m c�i thi�n cơ t�nh
c�� v�t li�u� Ng�ài ��, t��ng gi�i đ��n �� dụng v�t li�u, một �uá t��nh hó� học khác có thể làm th�y đ�i
đ�c t�nh cơ học c�� v�t li�u c�n gọi là l�� hó� d� nhi�t, ��i hó�, �n m�n ���ld�in �t �l� ����� �ud�i�n
�t �l� ����� ��lcl�ugh �t �l� ������ �ác mô h�nh lưu hó� là c�n thi�t để t�i ưu hó� �uá t��nh ��n �uất
���� g�m nhi�t độ, á� lực, �hụ gi�, �� nh�m ch� �� các v�t li�u đá� ứng yêu c�u thi�t k�� �ác mô h�nh
động lực học �iểu di�n �uá t��nh lưu hó� được chi� thành h�i l��i � mô h�nh dự� t�ên thực nghi�m và
l��i mô h�nh dự� t�ên động học c�� �h�n ứng hó� học� T��ng h�i l��i mô h�nh t�ên, mô h�nh thực
nghi�m là đơn gi�n hơn t��ng vi�c ��y dựng dự� t�ên miêu t� t�án học c�� �i�n đ�i các thành �h�n
hó� học� �ác th�m �� c�� mô h�nh c�n �ác định cụ thể dự� t�ên các thực nghi�m� �ô h�nh này được ��
dụng �ộng ��i ch� nhi�u �uá t��nh hó� học khác nh�u�
1�2�1��Mô hì�h ���� h�� ��� ��� ��ì�h ��� h�� ����� ����
�ác mô h�nh động học c�� �uá t��nh lưu hó� t��ng v�t li�u c�� �u ��ing �t �l� ����� �h��h �t �l�
������
�ức độ lưu hó�
�ôđun đàn h�i
Độ ��n động
�ức độ tiêu tán n�ng lượng
��� �iên k�t nhi�t�hó��cơ �
T��ng đó mô h�nh c�� ��h��h �t �l� ����� có ��� thành �h�n th�m gi� các �h�n ứng t�ng hợ� c�� �u�
�ô h�nh c�� ��ing �t �l� ����� dự� t�ên �ơ đ� �h�n ứng hó� học được đơn gi�n được �� dụng �h�
�i�n t��ng công nghi��� �ô h�nh ��u đó được �� �ung để ��t đ�n hi�n tượng gi�m mức độ k�t ��n
�hi�n tượng �i�n đ�i ngược� t��ng gi�i đ��n cu�i c�� �uá t��nh đóng ��n�
1 2 3
4
5
�
�
�
�
k k k
k
k
k
A B B Vu
A B B
Vu D
B D
V
b
g
g
¾¾¾® ¾¾¾® ¾¾¾®
+ ¾¾¾®
¾¾¾®
¾¾¾®
�����
��i � �V a b là các h� �� c�� �h�n ứng�
Nhi�t độ có tác dụng k�ch h��t các �h�n ứng hó� học được �iểu di�n th�� �uy lu�t ���h�niu��
�ức độ chuyển hó� c�� �h�n ứng a �h�y mức độ đóng ��n� �
�
�
A A
Aaé ù é ù-ê ú ê úë û ë û=é ùê úë û
�����
T��ng đó �Aé ùë û là n�ng độ c�� thành �h�n � � th�i điểm t��, và A
é ùë û là n�ng độ � th�i điểm t�
1�2�2��Mô hì�h ��� ��� ��ì�h h�� h�� ��� ���� �h�� ��h���
�ô h�nh ��c n th�� ���im� ����� là mô h�nh đơn gi�n ch� �h�� �iểu di�n mức độ c�� �uá t��nh hó�
học� �ột mô h�nh m� �ộng c�� ���u��u� �nd ��m�l ����� ch� �h�� �iểu di�n �uá t��nh hó� học v�i
chu�i các �h�n ứng liên ti�� nh�u�
�ác mô h�nh t�ên m�c d� không có ý nghĩ� v�t lý cụ thể nhưng có thể �� dụng được khi �i�t được các
th�m �� c�� mô h�nh dự� t�ên các k�t �u� thực nghi�m�
1�������� ��� �h����h�����
�iên k�t nhi�t�hó��cơ t��ng v�t li�u ��lym�� c�� �u h��c t�ng �uát hơn t��ng v�t li�u ��lym�� là một
hư�ng đi m�i, t��ng vài n�m t�� l�i đ�y, có �ất nhi�u đ� tài nghiên cứu mô h�nh v�t li�u th�� hư�ng
liên k�t này� Hư�ng nghiên cứu này ��t đ�u t� �ất ��m v�i vi�c đư� �� mô h�nh v�t li�u nh�m dự đ�án
ứng �� c�� ��t�n t��ng �uá t��nh làm vi�c có ��t đ�n các �n m�n hó� học, l�� hó� �êt�n d� nhi�t, �h�n
ứng hó� học, �ự thất th�át h�y mất �m c�� v�t li�u� �h�ng t� có thể ch� �� các nghiên cứu điển h�nh
c�� ��lm �t �l� ������
��n đ�y, thêm nhi�u nghiên cứu v� mô h�nh ứng �� v�t li�u kim l��i có ��t đ�n liên k�t nhi�t hó� cơ
như �������l �nd �n�nd �����, nh�m dự đ�án ứng �� c�� hợ� kim làm vi�c t��ng đi�u ki�n nhi�t độ
c��, chịu �n m�n, ��i hó� c���
�ác nghiên cứu dành ch� v�t li�u ��lym�� c�ng đ�ng là m�i �u�n t�m �ất l�n� ��t li�u này là k�t �u�
c�� �uá t��nh t�ng hợ� c�� các v�t li�u thành �h�n có đ�c t�nh thấ� hơn để ch� �� v�t li�u thành �h�m
��� �iên k�t nhi�t�hó��cơ �
có đ�c t�nh t�i ưu hơn �ất nhi�u� Tuy nhiên, nhi�u khó kh�n khi ��m ��t mô h�nh ứng �� c�� l��i v�t
li�u này� �� v�t li�u này được h�nh thành t� nhi�u �h� khác nh�u, nên các mô h�nh ứng �� c�� v�t li�u
này c�n �ất h�n ch�� Ng�ài ��, ứng �� c�� v�t li�u có t�nh �hi tuy�n �ất c��� ��t li�u làm vi�c t��ng
mi�n �i�n d�ng �ất l�n� �ác hi�n tượng hó� học đi k�m v�i v�t li�u ��lym�� có thể kể đ�n là hi�n
tượng đóng ��n �lưu hó��, hi�n tượng l�� hó� ���i hó� nhi�t, �n m�n�� �ác nghiên cứu v� mô h�nh ứng
�� v�t li�u ��lym�� có ��t đ�n liên k�t nhi�t hó� cơ, ��d�l� �nd �h�m���� ����� �nd�� �nd ��igg���
����� ��hlit� �t �l� ����� �i�n �nd H���� ����� ��ng �t �l� ������
1���1��Mô hì�h ���� ���� ��
�ô h�nh ứng �� liên k�t nhi�t�hó��cơ v�i �i�n d�ng �� khi ��m ��t �uá t��nh đóng ��n c�� c�� v�t li�u
��lym�� ��nd�� �nd ��igg��� ����� �i��l �t �l� ����� ��gimli �nd �i�n ������
�ô h�nh ứng �� th�� ��nd�� �nd ��igg��� ����� nh�m mục tiêu mô �h�ng ứng �� c�� v�t li�u c�� �u
t��ng �uá t��nh ch� t�� các ���n c�� �u ch�ng thấm� �uá t��nh t�ên ��� g�m �uá t��nh gi� nhi�t, �h�n
ứng t�ng hợ� v�t li�u, chịu t�i cơ học� �ô h�nh lưu hó� được gi� thi�t v�i h�i �h�n ứng hó� học ch�
y�u, ��y �� liên ti��� ��t li�u có thể ��� g�m các thành �h�n �h�n ứng, các ��n �h�m t�ung gi�n c��
�uá t��nh, và thành �h�m c�� �u t�ng hợ��
�ô h�nh c�� ���gimli �nd �i�n ����� ứng dụng ch� �uá t��nh t�ng hợ� ��lym�� nhự� ����y� Thành
�h�n nhi�t�hó� d� th�y đ�i nhi�t độ và mức độ di�n ti�n c�� �uá t��nh hó� học �
���m���t �t �l� ����� đư� �� mô h�nh liên k�t nhi�t�hó��cơ t�ch hợ� thêm hi�n tượng khu�ch tán c��
chất �h�n ứng t��ng v�t li�u ��lym��� �ô h�nh ��m ��t h�n hợ� g�m nhi�u thành �h�n và nhi�u �h�n
ứng khác nh�u� �i�n đ�i c�� một thành �h�n d� hi�n tượng khu�ch tán và d� ��n �h�m c�� �h�n ứng
hó� học�
1���2��Mô hì�h ��� �� ��� ���� �� ���� ���� ���
�ô h�nh ứng �� v�t li�u ��t đ�n �i�n d�ng l�n để miêu t� hi�n tượng liên k�t nhi�t�hó��cơ được đ�
�uất �� dụng ch� v�t li�u ��lym��� �ác mô h�nh t�ên có thể t�m thấy t��ng các nghiên cứu c��
���nn�n �nd ����g���l ����� �i�n �nd H���� ����� ������l �nd �n�nd ����� ��m���t �t �l� �����
��d�l� �nd �h�m���� ����� tác gi� đư� �� một �i�n nội để miêu t� �uá t��nh �i�n đ�i hó� học �ên
t��ng v�t li�u ���� �i�n đ�i c�� �uá t��nh hó� học tu�n th�� �ui lu�t ���u��u� �nd ��m�l ������
�ác �hương t��nh đ�c t�ưng được �uy �� t� vi�c lự� chọn hàm n�ng lượng tự d� dự� t�ên kh�i t�iển
T�yl�� v�i các �i�n t��ng thái là �i�n d�ng ���,����, nhi�t độ T, �i�n đ�i hó� học � �u�nh t��ng thái c�n
��ng tự d� � refT , refx ��
��� ��t lu�n �
1����K�� ����
�ài t�án liên k�t nhi�t�hó��cơ là vấn đ� m�i và được nhi�u nhóm t�� t�ung nghiên cứu t��ng
nh�ng n�m g�n đ�y� ��c d� có nhi�u mô h�nh dự� t�ên cách ti�� c�n thực nghi�m để miêu t� liên k�t
nhi�t�hó��cơ t��ng các v�t li�u khác nh�u như ��lym��, �êt�n hợ� kim� �h�n l�n các mô h�nh này ch�
nghiên cứu t��ng t�ư�ng hợ� �i�n d�ng ��� Đ�i v�i các v�t li�u ��lym��, đ�c �i�t là c�� �u, nh�ng v�t
li�u thư�ng được �� dụng t��ng mi�n �i�n d�ng l�n, có các t�n thất nhi�t đi k�m v�i �uá t��nh �hi
tuy�n d�� nh�t c�� v�t li�u� �� v�y, mô h�nh ứng �� c�� l��i v�t li�u này c�n thi�t �h�i ��m ��t liên
k�t ch�t ch� gi�� các hi�n tượng nhi�t�hó��cơ �ên t��ng v�t li�u t��ng t�ư�ng hợ� �i�n d�ng l�n� �ác
nghiên cứu thực nghi�m v� vấn đ� liên k�t này v�n c�n �ất �t để ch� �h�� đánh giá một cách đ�y đ�
các tác động gi�� các l��i liên k�t t��ng �uá t��nh ứng �� c�� v�t li�u� �ác gi� thuy�t v� m�i tương tác
gi�� các hi�n tượng, c�ng như các mô h�nh động học c�� �uá t��nh hó� học được �� dụng để ��y dựng
một mô h�nh t�ng �uát ch� �h�� mô t� ứng �� liên k�t nhi�t�hó��cơ c�� l��i v�t li�u này� �ô h�nh này
ch� �h�� á� dụng ch� nhi�u �uá t��nh hó� học khác nh�u g�n li�n v�i �i�n đ�i cơ t�nh� T��ng các mô
h�nh động học c�� �uá t��nh hó� học �lưu hó�, l�� hó��, nghiên cứu c�ng ch� �� ��ng mô h�nh t�án học
v�i các th�m �� dự� t�ên k�t �u� thực nghi�m c�� các �i�n đ�i hó� học có thể được �� dụng ch� các
�uá t��nh lưu hó� h�y l�� hó��
�ấn đ� g�� �h�i t��ng vi�c gi�i �uy�t các �ài t�án liên k�t nhi�t hó� cơ là c�n một công cụ ��
linh h��t và tin c�y ch� �h�� định nghĩ� �ài t�án đ� t�ư�ng� Để đơn gi�n hó� vi�c t�nh t�án, một ��
nghiên cứu gi�i �uy�t �ài t�án liên k�t đ� t�ư�ng một cách tu�n tự h��c ưu tiên tác động c�� �uá t��nh
này �� v�i các �uá t��nh khác nên ch� d�ng để gi�i �uy�t các �ài t�án liên k�t d�ng y�u�
��� �ơ �� nhi�t động lực lực học �
CH��NG �
2
Mô hì�h ��� �� ���� ��� �h��� h��
�� ��� ��� ����
����hương � �ô h�nh ứng �� liên k�t nhi�t hó� cơ c��v�tli�u
2�1��C� �� �h��� ���� ��� ��� h��
�ô h�nh ứng �� v�t li�u được �hát t�iển dự� t�ên cách ti�� c�n thực nghi�m� �ông cụ để �hát t�iển mô
h�nh là cơ �� nhi�t động lực học c�� các �uá t��nh không thu�n nghịch� �hái ni�m v� các t��ng thái
t�ung gi�n c�� cơ h� tương ứng v�i các �uá t��nh nhi�t, hó�, cơ c�ng được ��m ��t ��id����� ������
G�� �h��� 1 � �ôi t�ư�ng v�t li�u liên tục� �i�n đ�i c�� môi t�ư�ng được �ác định ��i các �i�n
t��ng thái h�y �i�n nội được định nghĩ� t�i t�ng điểm v�t li�u �t��ng thái cục �ộ�� �i�n đ�i c��
h� được ��m như �ự ti�n t�iển một cách liên tục c�� các t��ng thái t�ung gi�n c�n ��ng�
2�1�1��Mô �� ���� ��� ��� ��� ��ì�h h�� h��
��i cách ti�� c�n là dự� t�ên hi�n tượng thực nghi�m v� ứng �� c�� v�t li�u như ��nd�� �t ��igg���,
����� �� �i�n �t H����, �����, một �i�n nội đ�c t�ưng ch� �uá t��nh di�n ti�n c�� c�� �uá t��nh hó�
học là mức độ �t� l� kh�i lượng� h�nh thành ��n �h�m c�� �u liên k�t� �i�n này được định nghĩ� là t�
l� kh�i lượng c�� ��n �h�m c�� �u liên k�t và t�ng kh�i lượng c�� h�n hợ��
� ,� 1VuSm
mx x= Î
�����
T��ng đó �x = tương ứng v�i t��ng thái c�� �u chư� liên k�t� 1x = tương ứng v�i t��ng thái c�� �u
đ� liên k�t h�àn t�àn� �i�n này được gi� thi�t là �h�n �� liên tục t��ng v�t ��n, �hụ thuộc th�i gi�n và
vị t�� �h�n �� c�� v�t li�u�
2�1�2����� h��
�ư�i tác dụng c�� �uá t��nh nhi�t�hó��cơ, cấu h�nh ��n đ�u c�� h� có thể t��i �u� các �i�n đ�i t�ung
gi�n như �i�n đ�i nhi�t �làm th�y đ�i thể t�ch, gi�n n� nhi�t�, �i�n đ�i hó� học �làm th�y đ�i thể t�ch
��� �ơ �� nhi�t động lực lực học ��
h��c có thể v� h�nh dáng c�� cấu h�nh d� �ự c� ngót hó� học� h�y �i�n đ�i cơ học �làm th�y đ�i h�nh
dáng và thể t�ch c�� cấu h�nh��
G�� �h��� 2 � ���di�nt �i�n d�ng t�àn �h�n được �h�n t�ch thành t�ch c�� thành �h�n �i�n đ�i
thể t�ch và thành �h�n �i�n đ�i h�nh dáng� Thành �h�n �i�n đ�i thể t�ch được �h�n t�ch thành
�i�n đ�i thể t�ch d� tác dụng cơ học, d� tác dụng nhi�t, d� tác dụng hó� học�
2�1����C�� ������ �� �h��� ���� ��� h�� �� ��� ��� �h���
Nguyên lý thứ nhất nhi�t động lực học h�y �hương t��nh ��� t�àn n�ng lượng c�� h� �
e r divqr r= + -: D� s �����
Nguyên lý thứ h�i nhi�t động lực học �hát �iểu v� t�c độc �i�n đ�i �nt���y c�� h� th�ng luôn dương�
r q� divr
r� �
³ -� �����
T� h�i nguyên lý t�ên, �ất đ�ng thức �l�u�iu���uh�m được vi�t dư�i d�ng �
1�e � qr � �
��=- - + - � ³: D� � s �����
G�� �h��� � � ��t li�u là đ�ng hư�ng�
2�1����C�� �h���� ��ì�h ��� �� ��� ����
G�� �h��� � � hàm t�n thất � là d� �i�n d�ng t�àn �h�n, �i�n đ�i c�� các �i�n nội, �uá t��nh t�uy�n d�n nhi�t, �uá t��nh hó� học�
G�� �h��� � : để đ�m ��� t�n thất t�àn �h�n luôn �ác định dương, ch�ng t� có thể gi� thi�t các
thành �h�n t�n thất t�ên �ác định dương th�� ����m�in, ����, �id�����, ������
2�1����C�� �h���� ��ì�h �� ����
�ác �hương t��nh �� �ung �iểu di�n �ui lu�t �i�n đ�i c�� các �i�n nội� �ác �hương t��nh t�ên được �uy
�� t� vi�c lự� chọn hàm gi� th� n�ng ����ud����t�nti�l� t�n thất �h� hợ� th�� ��id�����, ������ Hàm
��� �hương t��nh ứng �� liên k�t nhi�t�hó��cơ c�� v�t li�u ��
th� n�ng này là hàm vô hư�ng, liên tục, l�i, luôn �ác định dương và ��ng không � t��ng thái th�m
chi�u�
, , , ,i � i �� � � � Tq q� x � � x �= + +D D D D� � �����
�ác �hương t��nh �� �ung c�� h� �
,
,
i �
� �
v
i �
� �i
m i �
�
�
Tq
q
x
�
�
�
� x
x�
�=
��=
�
�=��=�
D D
DD D
D�
�
s
A
A
A
�����
2�1�6��Ph���� ��ì�h ��� ���� �h�� �����
�i� thi�t �� �u� t��� đ�i v�t chất c�� h� và �ên ng�ài, �hương t��nh ��� t�àn kh�i lượng được �iểu
di�n dư�i d�ng �i�n đ�i kh�i lượng �iêng c�� h� d� �i�n đ�i thể t�ch c�� các �i�n d�ng cơ học, �i�n
d�ng nhi�t và c� ngót c�� hi�n tượng hó� học�
�m
div v� �
rr
� �= + =
� �
�����
1
��r r -=
������
2�1����Ph���� ��ì�h �h���
�hương t��nh �i�n đ�i nhi�t c�� h� �
1 1
� �� � � �� � � � � r divqr � r- -=� � + + -� �&��������� �������
op j � � ��
������
2�2��Ph���� ��ì�h ��� �� ���� ��� �h����h����� ��� ��� ����
�� dụng cơ �� nhi�t động lực học v�� được thi�t l�� ch� v�t li�u chịu các tác động liên k�t nhi�t�hó��
cơ, ch�ng tôi ��y dựng �ui lu�t ứng �� đ�c t�ưng ch� v�t li�u m�m khi chịu các tác động liên k�t t�ên
dự� t�ên vi�c lự� chọn một hàm n�ng lượng tự d� �h� hợ� ch� l��i v�t li�u�
��� �hương t��nh ứng �� liên k�t nhi�t�hó��cơ c�� v�t li�u ��
G�� �h��� 6 � Hàm n�ng lượng tự d� được �h�n t�ch thành t�ng c�� các thành �h�n cơ học, nhi�t
và nhi�t hó��
G�� �h��� � � môđun đàn h�i n�n �� được gi� thi�t là không �hụ thuộc nhi�t độ và mức độ �h�n
ứng hó� học�
2�2�1��Ứ�� �� �� h��
Để đ�c t�ưng ch� �i�n đ�i cơ học c�� v�t li�u � các mức độ lưu hó� h�y l�� hó� khác nh�u, ch�ng tôi
��m ��t đư� mô h�nh ứng �� cơ học �ingh�m và� để ��y dựng ứng �� c�� v�t li�u chịu liên k�t nhi�t
và hó�� �ô h�nh ứng �� c�� v�t li�u th�� �ingh�m được �iểu di�n dư�i d�ng l�� gh�� các thành �h�n
đ�c t�ưng ch� các �i�n đ�i c�� v�t li�u ứng v�i các �uá t��nh cơ học, gi�n n� nhi�t và �ự c� ngót c��
v�t li�u �H�nh ���� �ô h�nh này ch� �h�� �iểu di�n ứng �� v�t li�u có �i�n d�ng dư d� hi�n tượng
ch�y d�� c�ng như ứng �� �hụ thuộc t�c độ tác dụng c�� t�i t�ọng lên v�t li�u h�y hi�n tượng nh�t�
H�nh ���� �ô h�nh ứng �� liên k�t nhi�t�hó��cơ được ��y dựng t�ên mô h�nh �ingh�m
�ng �� cơ học c�� v�t li�u được �ác định có d�ng như ��u �
�1
�1
�
2
2
eq �eq
D
eq
eq
D
�eq
�eq e
e
v��
�
�
�
��
r �
r �
r �
-
-
+ -
� �� �� ��= �� ��� �� �
� �� �� ��= �� ��� �� ��
=-�
1
��
��
s�s s
s
s
������
�hương t��nh �� �ung để mô t� �i�n đ�i c�� các �i�n nội liên �u�n đ�n hi�n tượng d�� nh�t�
�
� ��� x� �
� ���
� � xD
��
�� T�
� ��e� x� �
� � �� � xs
��� �hương t��nh ứng �� liên k�t nhi�t�hó��cơ c�� v�t li�u ��
, ,
,
22
3
�eq �eqT
e e e e ee
v� �eq
f � x
� � x= + - -� �� � � 1 : D � �&
s s
s
������
2�2�2��Ứ�� �� h�� h��
�i lực hó� học được �uy �� t� vi�c lự� chọn các hàm n�ng lượng tự d� ������ R�������� ������ ���
�������
1 1 1� � �
�
� �
1�
3� 1� �1 3� 1�
1 2 1 1
1 1
3 3 3 3
V D
� � �
���
ref ref
V
�
�
D
� e
e
� � �
k k
��� �
� � � �� � � �
x
r r r
x x xr
r � x r � xx
rb
x x
r
x x x x x
- - -
-
� � � � � �=- - -
� � �� �- = - - -�
� � �- =-� �
� � � � � �- =- - - - - - - -� � � � �
A
������
2�2����Ph���� ��ì�h �h���
�ác thành �h�n c�� �hương t��nh nhi�t �
, ,�
�
� �
�
�
�eq�� �eq �eq
�eq v�
�
�
f
x x x
x
� x�
� � x
�� � x
� ��� = =
�
�� = =
�
:s
s ss
A A AA
2
1 �
D
eq �eq �eq �
� �
�
��
� �
� �� � � �
r� x� x
-
� �� �� � ��� ��� �� � ��= + - -� � ��� � ��� � � � ��� � ��� �
� �=
� �
1 : D : D
&
s s s
������
2�2����C�� �h���� ��ì�h ��� ���� ��� h�
�hương t��nh ��� t�àn kh�i lượng, ��hương t��nh c�n ��ng lực c�� một �h�n t� v�t thể �� �u� chuyển
động �uán t�nh được vi�t th�� �ul��, �hương t��nh c�n ��ng nhi�t�
��� ��t lu�n ��
2����K�� ����
T��ng �h�n này, ch�ng tôi đ� đư� �� một mô h�nh ứng �� liên k�t nhi�t�hó��cơ t�ên cơ �� lý
thuy�t nhi�t động lực học c�� các �uá t��nh không thu�n nghịch� �ác �hương t��nh c�n ��ng, các
�hương t��nh ứng �� c�� v�t li�u được là k�t �u� c�� vi�c lự� chọn d�ng th�ch hợ� c�� các hàm n�ng
lượng tự d� H�lmh�lt� và hàm gi� th� n�ng� ��i vi�c lự� chọn một d�ng th�ch hợ� th�� m�n các
nguyên lý nhi�t động lực học, mô h�nh ch� �h�� �iểu di�n các �uá t��nh �i�n đ�i không thu�n nghịch
c�� nhi�t độ, �h�n ứng hó� học và �i�n d�ng cơ học �hi tuy�n�
�ác �hương t��nh �i�n đ�i hó� học ch� thấy �ự �hụ thuộc c�� �h�n ứng và� các �i�n đ�i cơ học
như á� �uất� �nh hư�ng c�� á� �uất lên �h�n ứng hó� học được �u�n �át thấy t��ng các �uá t��nh lưu
hó� c�ng như �uá t��nh l�� hó� c�� v�t li�u ���ll�nd�� ������ Nhi�t độ đóng v�i t�� �u�n t�ọng t��ng
vi�c k�ch h��t �h�n ứng hó� học� �ác y�u t� nhi�t độ và t�i t�ọng cơ học đ�i v�i �uá t��nh hó� học
được �iểu di�n �u� hàm đi�u ki�n tương tự như hi�n tượng ch�y d�� c�� v�t li�u�
��� �ác �hương t��nh c�n ��ng c�� h� được vi�t t�ên mi�n không �i�n d�ng ��
CH��NG �
�
Cô�� �h�� �h�� �� h�� h��
����hương � �ông thức �h�n t� h�u h�
��1��C�� �h���� ��ì�h ��� ���� ��� h� ���� ���� ���� ���� �hô�� ���� ����
�ác �hương t��nh c�n ��ng c�� �ài t�án�
�� �hương t��nh c�n ��ng lực�
�u��
u
in
�n
u u �n
� �
�
� �
� � �v��
�
D�V f
� �
r+ = �
= ��
= ��
�
� ������
�� �hương t��nh c�n ��ng nhi�t�
in
�n
1 1
� � �
� �
� � � �
q
ex�
� � � � � r D�V
�
r � r
� �
- -= � � + + - �
= ��
=
�
� �
& � �
initi�l
�n
in �
�� ��
T
�� �
��
= = �
������
�� �hương t��nh �i�n đ�i c�� �uá t��nh hó� học�
xx �=� A
������
�hương t��nh ��� t�àn kh�i lượng được �iểu di�n dư�i d�ng�
1
��r r -=
������
�ác �hương t��nh �� �ung để �ác định các �i�n đ�i �hi tuy�n c�� cơ học d� �uá t��nh ch�y d��, �uá
t��nh nh�t�
, , , , , , , ,� � � �e e e e
� x � x � x= = +� � � � � �� � �& ������
��� ��i ��c hó� công thức d�ng y�u ��
��2��Cô�� �h�� ���� ��� ��� ��� ���� �� ������
�ông thức d�ng y�u c�� �ài t�án được ��y dựng t�ên mi�n không �i�n d�ng nh�m mục đ�ch đơn gi�n
vi�c t�nh t�án các t�ch �h�n �� t��ng công thức �h�n t� h�u h�n� �ông thức d�ng y�u c�� �ài t�án đ�
t�ư�ng � t�ên ��� g�m � �i�n c�n gi�i v�i � �hương t��nh c�n ��ng cục �ộ�
�ng �uất th�� �i�l���i�ch��� được tách thành một thành �h�n l�ch và một thành �h�n c�u�
�����R�� ��� h�� �ô�� �h�� ���� ���
����1��R�� ��� h�� ���� �h�� ���� �� ����� ���h h�� ��� ���� ���� ���
�� dụng �ơ đ� ��ck����d �ul�� để ��i ��c hó� các �i�n th�� th�i� �hương t��nh ��u định nghĩ� �i�n đ�i
c�� các �i�n t��ng kh��ng �t�� t���� �
1� �� �
�
+-
�
� ��� �
1� �
� �
�
� ��
+-
�� �
1� �
� �
�
x xx
+-
�� �
������
�ác giá t�ị c�� �i�n � th�i điểm t���, được �ác định ��ng cách gi�i h� �hương t��nh �hi tuy�n th��
�hương �há� l�� N��t�n����h��n�
����2��R�� ��� h�� ���� �hô�� ����
�ự� t�ên �hương �há� �h�n t� h�u h�n t�uy�n th�ng, mi�n không �i�n d�ng �� được ��i ��c hó�
thành các �h�n t� �ei� ��� ch��
�nd � � � � �1
�e�e e e
i i �ii �
=�� =� � � � � �
������
�ự� chọn hàm nội �uy ��c h�i ch� t�ư�ng chuyển vị, t�ư�ng nhi�t độ và t�ư�ng �i�n đ�i hó� học� Để
đ�m ��� t�nh �n định c�� l�i gi�i �� ch� các hàm �àng �uộc liên �u�n đ�n t�nh không n�n được c�� v�t
li�u, hàm nội �uy c�� các t�ư�ng c�n l�i được lự� chọn là ��c nhất� �h�n t� d�ng tứ giác �i�n d�ng
�h�ng được �� dụng để ��i ��c hó� mi�n không gi�n c�� v�t li�u�
���������� ��ì�h ���h ���� ����� �h�� ��� ��M�A�A
��� ��i ��c hó� công thức d�ng y�u ��
�ài t�án liên k�t nhi�t�hó��cơ được l�� t��nh t��ng �h�n m�m ������� �d� �h�ng th� nghi�m ���,
�há� �hát t�iển�� �ác công cụ t�nh t�án hi�n t�i chư� thể t�y ý định nghĩ� các �ài t�án đ� t�ư�ng nên
vi�c �� dụng một �h�n m�m m� như ������� �� d� dàng th�y đ�i các công thức �h�n t� h�u h�n
c�� �ài t�án ��yh���m�ndy ������
�ấu t��c c�� chương t��nh g�m m�dul� h�nh học, m�dul� t�� lư�i, m�dul� công thức �h�n t� h�u h�n,
công thức ứng �� v�t li�u, m�dul� gi�i h� �hương t��nh �hi tuy�n và m�dul� �� lý k�t �u��
��� �ác định các th�m �� c�� mô h�nh v�t li�u �ingh�m ��
CH��NG �
�
K�� ��� �ô �h���
����h��it�� � �imul�ti�n du c�u�l�g� th��m��chimi��m�c�ni�u�
��1����� ���h ��� �h�� �� ��� �ô hì�h ��� ���� B���h��
��u th� nghi�m được thực hi�n � nhi�u mức nhi�t độ và mức độ lưu hó� khác nh�u ���m H�nh �����
Th� nghi�m được �� dụng là th� nghi�m c�t t��ng �u�ng đi�u khiển nhi�t độ� T��ng nghiên cứu này,
gi� thi�t là các h� �� v�t li�u th�y đ�i tuy�n t�nh th�� nhi�t độ và �i�n đ�i hó� học �N��uy�n �t �l�
������ �ác th�m �� c�� mô h�nh được �ác định dự� t�ên chương t��nh t�i ưu hó� gi�� k�t �u� thực
nghi�m và k�t �u� mô h�nh �� ���m
��ng ����� �ng �� c�� v�t li�u là �hi tuy�n và độ cứng c�ng như hi�u �u� gi�m chấn gi�m d�n
th�� nhi�t độ ���m H�nh �����
� ����� � ����� � �����
��� �ác v� dụ minh họ� ứng �� v�t li�u ��
H�nh ���� �� �ánh k�t �u� th� nghi�m và mô �h�ng ��
��ng ���� �ác th�m �� c�� mô h�nh �ingh�m
����1�� 1�� 1�d ����3�� 3�� 3�d �� ������ ������� ���� ������ ��������
�����1� �1� �1d ����1�e� 1�e� 1�ed � � � ������ ������ ������
��� �� d� ������v�� 1��� 1�d� ����� ������� ������ ��� ������ ��������
��2��C�� �� �� ���h h�� ��� �� ��� ����
�ác v� dụ được t��nh �ày t��ng �h�n này nh�m minh họ� các �i�n đ�i c�� v�t li�u khi chịu tác dụng
đ�ng th�i c�� các t�i t�ọng cơ học, nhi�t độ và �uá t��nh hó� học�
��2�1���� �� �h�� ��� ����� ��� ���� h��� ��� h�� ����� ��� �� �h���
T��ng thực t�, một �� �ộ �h�n gi�m chấn h��c các �ộ �h�n liên k�t gi�� các chi ti�t thư�ng �uyên chịu
tác dụng c�� t�i t�ọng động� T�i t�ọng này �uất hi�n t��ng �uá t��nh chuyển động c�� thi�t �ị� ��t li�u
được �� dụng có nhi�m vụ cách ly h�y gi�m chấn tác động c�� các chuyển động này� �� dụ ��u minh
họ� �nh hư�ng c�� các t�i t�ọng liên k�t này đ�n ứng �� c�� v�t li�u� �ột m�u v�t li�u chịu �i�n d�ng
c�t tu�n h�àn ���� H�nh ����� �iên độ c�� �i�n d�ng ��� và t�n �� d�� động là �H�� Nhi�t độ và t� l�
c�� �u liên k�t � t��ng thái th�m chi�u � ref� ������ và refx �����
H�nh ���� �i�n d�ng c�t tu�n h�àn
�ác h�nh v� �ên dư�i minh họ� ứng �� c�� v�t li�u �ứng �uất��i�n d�ng� và nhi�t độ c�ng như mức độ
�h�n ứng hó� học t��ng �uá t��nh chịu tác dụng c�� t�i t�ọng cơ học tu�n h�àn� N�ng lượng t�ch l�y
���
��� ��� ��� ��� ���
���
���
���
���
��� �ác v� dụ minh họ� ứng �� v�t li�u ��
t��ng �uá t��nh chịu lực làm t�ng nhi�t độ �ên t��ng chi ti�t� Nhi�t độ này ��u đó k�ch h��t �uá t��nh
hó� học g�y �� �i�n đ�i ứng �� c�� v�t li�u� ��ng v�i �ự t�ng d�n c�� t� l� lưu hó�, độ cứng c�� v�t
li�u t�ng d�n và kh� n�ng tiêu tán n�ng lượng c�� v�t li�u c�ng gi�m d�n ���m H�nh �����
H�nh ���� �i�n đ�i c�� ứng �� v�t li�u th�� �i�n đ�i hó� học
��2�2���� �� ��� �h��� ��� ��� ��� ���� ����� h�� ��� ����� ��� ����
Nh�m đánh giá �nh hư�ng c�� á� lực cơ học lên �uá t��nh lưu hó� c�� v�t li�u, th� nghi�m �� dư�i đ�y
��m ��t một m�u v�t li�u đ�t t��ng một hộ� k�n tuy�t đ�i cứng tương tự như �uá t��nh lưu hó� l�� c��
�u�
��u ��u đó được gi� nhi�t đ�n nhi�t độ k�ch h��t các �h�n ứng hó� học c�� �uá t��nh lưu hó�� �ác k�t
�u� �� dư�i đ�y ch� �h�� đánh giá v� kh� n�ng �� dụng mô h�nh để dự đ�án �nh hư�ng c�� tác động
cơ học lên �uá t��nh lưu hó� �
�
� �
��� ��t lu�n ��
H�nh ���� �inh họ� th� nghi�m lưu hó� c�� �u t��ng �u�ng k�n
�ác k�t �u� th� nghi�m dư�i đ�y ch� thấy mô h�nh có kh� n�ng dự đ�án �nh hư�ng c�� á� �uất lên �uá
t��nh lưu hó� c�� c�� �u� Nhi�t độ v�n là nh�n t� �u�n t�ọng k�ch h��t các �h�n ứng hó� học� ��u t�
á� �uất �nh hư�ng đ�n t� l� c�ng như t�c độ �h�n ứng hó� học� Ng�ài ��, t��ng �uá t��nh t�ên có �ự
th�y đ�i thể t�ch c�� v�t li�u d� �ự c�nh t��nh c�� �uá t��nh �i�n d�ng d� á� �uất n�n c�ng v�i �ự gi�
t�ng thể t�ch d� nhi�t độ t�ng và �ự c� ��t c�� v�t li�u d� h�nh thành ��n �h�m c�� �u được lưu hó��
H�nh ���� �i�n đ�i nhi�t độ t��ng �u�ng k�n
�����K�� ����
�ột �� k�t �u� minh họ� các ứng dụng c�� v�t li�u này ch� �� mô h�nh có kh� n�ng dự đ�án được �nh
hư�ng c�� các y�u t� nhi�t độ, á� �uất lên �uá t��nh hó� học� �ự th�y đ�i cấu t��c v�t li�u c�� �uá
t��nh hó� học d�n đ�n các th�y đ�i v� ứng �� cơ học t� đó �nh hư�ng đ�n các yêu c�u t��ng thi�t k� và
�� dụng v�t li�u�
�ác k�t �u� mô �h�ng �� dự� t�ên �h�n t� h�u h�n ch� k�t �u� �h�n ánh đ�ng �nh hư�ng c�� các y�u
t� á� �uất và nhi�t độ lên �uá t��nh hó� học c�ng như �ự th�y đ�i nhi�t độ �ên t��ng v�t thể d� n�ng
lượng t�ch l�y t��ng �uá t��nh chịu lực�
�hụ lục ��
CH��NG � �
K�� ��� �� ��� ����
������m
��1��K�� ��� ��� ����
Đ� tài nghiên cứu ��ô h�nh hó� và mô �h�ng ứng �� c�� v�t li�u m�m chịu �nh hư�ng nhi�t�hó��cơ�
đ� được h�àn thành và đ�t được các k�t �u� cụ thể như ��u�
�� T�ng �u�n v� các nghiên cứu ứng �� liên k�t nhi�t�hó��cơ t��ng các v�t li�u m�m
�� ��y dựng mô h�nh ứng �� c�� v�t li�u m�m t�ng �uát có thể �� dụng ch� các v�t li�u cụ thể
��ng cách lự� chọn các th�m �� �h� hợ��
�� �hát t�iển công cụ �� dự� t�ên �hương �há� �h�n t� h�u h�n để mô �h�ng ứng �� c�� v�t li�u
chịu �nh hư�ng liên k�t nhi�t hó� cơ� �ông cụ �� này ch� �h�� mô �h�ng các �ài t�án đ�
t�ư�ng� �ấu t��c c�� chương t��nh ch� �h�� d� dàng thêm các t�ư�ng khác t�y thuộc và� độ
�hức t�� c�� �ài t�án�
�� Đánh giá hi�u �u� c�� mô h�nh �� và công cụ mô �h�ng để ��m ��t các �nh hư�ng nhi�t hó�
cơ t��ng các v� dụ g�n li�n v�i mục tiêu �� dụng và ��n �uất c�� v�t li�u này�
�� Đ� tài nghiên cứu đ� thực hi�n �á� cá� t�i hội nghị cơ học t�àn �u�c và �á� cá� được đ�ng
t��ng k� y�u c�� hội nghị� Đ� tài đ� h�àn thành một �ài �á� đ�ng t�ên t�� ch� �u�c t�
������ và một �ài �á� c�ng t�ên t�� ch� ������ t��ng �uá t��nh �h�n �i�n�
��2����h ��� ��� ��� �� ���
��t �u� đ�t được c�� đ� tài là cơ �� �u�n t�ọng �hục vụ ch� vi�c �h�n t�ch �nh hư�ng c�� các thông
�� nhi�t độ và á� �uất lên các �uá t��nh hó� học� T� đó đư� �� các �hương �há� hi�u ch�nh để t�i ưu
hó� �uá t��nh ��n �uất c�ng như dự đ�án ứng �� c�� v�t li�u th�� th�i gi�n �� dụng� �ác k�t �u� c��
đ� tài minh họ� được �nh hư�ng c�� nhi�t độ lên �h�n ứng hó� học� �ột điểm m�i c�� đ� tài là nghiên
cứu �nh hư�ng c�� tác dụng cơ học lên các �h�n ứng hó� học đ�c �i�t là t��ng �uá t��nh �� dụng các
thi�t �ị làm vi�c t��ng đi�u ki�n chịu nhi�t độ c�� và �i�n d�ng l�n�
�hụ lục ��
�����H���� �h�� ����� �� ���
� �ự đ�án ứng �� c�� v�t li�u t��ng �uá t��nh lưu hó� c�� �u là �ất c�n thi�t để đánh giá chất
lượng c�� các ��n �h�m thi�t k�� Nghiên cứu �� được t�iển kh�i á� dụng để t�i ưu hó� th�i gi�n, nhi�t
độ và á� �uất c�� �uá t��nh lưu hó��
� Th�� th�i gi�n �� dụng, mức độ tiêu tán n�ng lượng c�� thi�t �ị gi�m chấn gi�m d�n d� �ự
th�y đ�i cấu t��c v�t li�u tương ứng v�i �i�n đ�i hó� học c�� v�t li�u t� đó �nh hư�ng đ�n các th�m ��
tiêu tán c�� k�t cấu� �ô �h�ng các chi ti�t làm ��ng v�t li�u c�� �u t��ng các thi�t �ị gi�m chấn ch�
�h�� đánh giá hi�u �u� c�� thi�t �ị th�� th�i gi�n�
� �ài t�án mô �h�ng �� nhi�u hi�n tượng v�t lý liên k�t đ�i h�i vi�c �hát t�iển công cụ mô
�h�ng �� dự� t�ên t�nh t�án ��ng ��ng để gi�m th�i gi�n t�nh t�án�
� Nghiên cứu có ti�m n�ng á� dụng t��ng các d��nh nghi�� ��n �uất các ��n �h�m c�� �u,
��lym�� nh�m t�i ưu hó� các th�m �� c�� �uá t��nh ��n �uất để ch� �� ��n �h�m đ�t yêu c�u v� thi�t
k��